(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池部と、
少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、
前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するブロワと、
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの上流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインと、
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する下流側排気ラインと、が備えられ、
該上流側排気ラインは、コンバインドシステムの起動時に前記排燃料ガスが前記下流側排気ラインへ排出されるのに合わせて非排出とされ、
該下流側排気ラインは、前記ブロワが運転中に用いられ、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とするコンバインドシステム。
【請求項２】
燃料電池部と、
少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、
前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するとともに羽根が選択的に駆動源と断接されるブロワと、
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する下流側排気ラインと、が備えられ、
該ブロワは、前記排燃料ガスを昇圧して供給する際に前記羽根が前記駆動源と接続され、
該下流側排気ラインは、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とするコンバインドシステム。
【請求項３】
前記排燃料ガスラインには、前記下流側排気ラインの分岐位置よりも下流側位置に、前記排燃料ガスラインを開閉する開閉弁が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンバインドシステム。
【請求項４】
燃料電池部と、
少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、
前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するブロワと、
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの上流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインと、が備えられ、
該上流側排気ラインは、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とするコンバインドシステム。
【請求項５】
前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置および前記燃料電池部へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインを接続する再循環ラインと、
該再循環ラインに介装され、前記排燃料ガスの流量を調整する再循環流量調整弁と、
前記再循環ラインの分岐位置よりも下流側の前記排燃料ガスラインに装着され、前記排燃料ガスの圧力を調整する燃焼器側圧力制御弁と、が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコンバインドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池およびガスタービンを結合したコンバインドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物形燃料電池（Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＳＯＦＣ）は、電解質としてジルコニアセラミクッスなどのセラミックスが用いられ、天然ガス，石油，メタノール，石炭ガス化ガスなどを燃料として運転される燃料電池である。このＳＯＦＣは、イオン電導率を高めるために作動温度が約９００〜１０００℃程度と高く、用途の広い高効率な高温型燃料電池として知られている。
この固体酸化物形燃料電池は、イオン電導率を高めるために作動温度が高くされているので、ガスタービンの圧縮機から吐出され、ガスタービンの排ガス熱を利用して高温とされた吐出空気を空気極側に供給する空気（酸化剤）として使用できる、また、固体酸化物形燃料電池で利用できなかった高温の排燃料ガスをガスタービンの燃焼器の燃料として使用できる等、ガスタービンとの相性がよい。
【０００３】
このため、たとえば、特許文献１に示されるように、高効率を達成できる発電システムとして固体酸化物形燃料電池とガスタービンとを組み合わせたコンバインド発電システムが種々提案されている。
これは、圧縮機から吐出される圧縮空気を固体酸化物形燃料電池の空気極に供給するとともに固体酸化物形燃料電池から排出される高温の排燃料ガスおよび排空気をそれぞれ個別にガスタービンの燃焼器に供給して燃焼させ、燃焼器で発生した燃焼ガスでタービンを回転させるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８０７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガスタービンの燃焼器では、空気中に燃料を押し込むため、燃料の圧力は、空気の圧力よりも高い必要があるが、固体酸化物形燃料電池側の事情で排燃料の圧力が大きくできない。
このため、固体酸化物形燃料電池から出た排燃料ガスを昇圧して燃焼器へ供給することが考えられている。
【０００６】
一方、固体酸化物形燃料電池の排燃料ガスは、特に、起動時パージガス（たとえば、窒素ガス）を含む、改質が不十分で水素濃度が低い、温度が低い等燃焼器での燃焼状態に悪影響を及ぼす。このような排燃料ガスは燃焼器に供給することができないので、系外に排出する必要がある。
コンバインド発電システムを実用化するためには、この系外への排出と排燃料ガスの昇圧とを整合し、確実に効率よく行えるシステムが求められている。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、固体酸化物形燃料電池からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行えるコンバインドシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明にかかるコンバインドシステムは、燃料電池部と、少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するブロワと、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの上流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインと、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する下流側排気ラインと、が備えられ、該上流側排気ラインは、コンバインドシステムの起動時に前記排燃料ガスが前記下流側排気ラインへ排出されるのに合わせて非排出とされ、該下流側排気ラインは、前記ブロワが運転中に用いられ、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、燃料電池部から燃焼器に排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、排燃料ガスを昇圧するブロワが備えられているので、排燃料ガスはブロワによって圧力を高められて燃焼器に供給される。
これにより、燃料電池部から燃焼器に送られる排酸化剤ガスとの圧力差が大きくなるので、燃焼器において排燃料ガスを排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
また、排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインが排燃料ガスラインにおけるブロワの上流側位置に設けられているので、起動時の初期においてブロワが不稼働の状態であっても排燃料ガスを排出することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流通が確保できる。
【００１０】
ブロワが稼働すると、排燃料ガスを下流側に供給することができるので、排燃料ガスの排出を上流側排気ラインから下流側排気ラインに切り替える。
排燃料ガスが燃焼器に投入可能な状態となると、下流側排気ラインでの排出を停止し、燃焼器に供給するようにする。
このように、排燃料ガスを排出する箇所の切り替え（燃焼器により近い位置に）を行った後に、燃焼器への供給に切り替えるので、両者を一気に行うのに比べて制御が容易となる。また、燃焼器への供給が徐々に切り替わることになるので、燃焼器の燃焼状態への影響をより小さくすることができる。
したがって、固体酸化物形燃料電池からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
【００１１】
また、本発明にかかるコンバインドシステムは、燃料電池部と、少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するとともに羽根が選択的に駆動源と断接されるブロワと、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する下流側排気ラインと、が備えられ、該ブロワは、前記排燃料ガスを昇圧して供給する際に前記羽根が前記駆動源と接続され、該下流側排気ラインは、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、燃料電池部から燃焼器に排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、排燃料ガスを昇圧するブロワが備えられているので、排燃料ガスはブロワによって圧力を高められて燃焼器に供給される。
これにより、燃料電池部から燃焼器に送られる排酸化剤ガスとの圧力差が大きくなるので、燃焼器において排燃料ガスを排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
また、ブロワは羽根が選択的に駆動源と断接されるので、駆動源との接続を断つと羽根が自由に回転することができる。起動時の初期においてブロワが不稼働の状態であっても駆動源との接続を断っておけば排燃料ガスを低圧損にて通気することができ、下流側排気ラインによって排出することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流通が確保できる。
【００１３】
駆動源と接続しブロワを起動すると、排燃料は下流側に昇圧して供給されるので、下流側排気ラインにより排出することができる。
排燃料ガスが燃焼器に投入可能な状態となると、下流側排気ラインでの排出を停止し、燃焼器に供給するようにする。
したがって、固体酸化物形燃料電池からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
また、下流側排気ラインの一系統であるので、二系統有するものに比べてコストが安価である。
【００１４】
また、上記発明では、前記排燃料ガスラインには、前記下流側排気ラインの分岐位置よりも下流側位置に、前記排燃料ガスラインを開閉する開閉弁が備えられていることが好ましい。
このようにすると、開閉弁の開閉によって下流側排気ラインへの排出と燃焼器への供給とを切り替えることができる。
【００１５】
また、上記発明では、燃料電池部と、少なくとも該燃料電池部から排出された排燃料ガスと排酸化剤ガスとを燃焼する燃焼器および酸化剤ガスを圧縮し前記燃料電池部に供給する圧縮機を有するガスタービンと、を備えたコンバインドシステムであって、前記燃料電池部から前記燃焼器に前記排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに設けられた前記排燃料ガスを昇圧するブロワと、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの上流側位置に分岐して設けられ、前記排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインと、が備えられ、該上流側排気ラインは、前記排燃料ガスが前記燃焼器に投入可能な状態である場合に非排出とされることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、燃料電池部から燃焼器に排燃料ガスを供給する排燃料ガスラインに、排燃料ガスを昇圧するブロワが備えられているので、排燃料ガスはブロワによって圧力を高められて燃焼器に供給される。
これにより、燃料電池部から燃焼器に送られる排酸化剤ガスとの圧力差が大きくなるので、燃焼器において排燃料ガスを排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
また、排燃料ガスを選択的に排出する上流側排気ラインが排燃料ガスラインにおけるブロワの上流側位置に設けられているので、起動時の初期においてブロワが不稼働の状態であっても、また、稼動中であっても排燃料ガスを排出することができる。これにより、固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流通が確保できる。
排燃料ガスが燃焼器に投入可能な状態となると、上流側排気ラインでの排出を停止し、燃焼器に供給するようにする。
したがって、固体酸化物形燃料電池からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
また、上流側排気ラインの一系統であるので、二系統有するものに比べてコストが安価である。
【００１７】
また、上記発明では、前記排燃料ガスラインにおける前記ブロワの下流側位置および前記燃料電池部へ前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給ラインを接続する再循環ラインと、該再循環ラインに介装され、前記排燃料ガスの流量を調整する再循環流量調整弁と、前記再循環ラインの分岐位置よりも下流側の前記排燃料ガスラインに装着され、前記排燃料ガスの圧力を調整する燃焼器側圧力制御弁と、が備えられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、燃焼器側圧力制御弁を閉じ排燃料ガスが燃焼器に供給されない状態としても、再循環流量調整弁を開くと再循環ラインによりブロワを通る循環流路を形成することができるので、ブロワを起動することができる。
一般に、燃料電池部が起動されると、電気化学反応により発電し水蒸気を生成し始める温度まで昇温され、その後は、この反応によって発熱し、自然と温度が上昇するようになる、言い換えると、熱的自立状態となる。たとえば、燃料ガスとしてメタンガス（ＣＨ３：天然ガス）を用いる場合、再循環ラインから排燃料ガスを供給することによって、それに含まれる水蒸気がメタンガスを改質（内部改質）し、水素と一酸化炭素を生成する。
熱的自立状態となり、十分な温度を有する排燃料ガスが排出されるようになると、燃焼器側圧力制御弁を開いて排燃料ガスを燃焼器に供給する。この排燃料ガスはブロワによって圧力を高められているので、燃焼器において排酸化剤ガスに効果的に押し込むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、固体酸化物形燃料電池からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態にかかる固体酸化物形燃料電池（以下、ＳＯＦＣという。）とガスタービンとで構成されるＳＯＦＣコンバインド発電システムについて、図１を参照して説明する。
図１は、本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【００２１】
ＳＯＦＣコンバインド発電システム（コンバインドシステム）１には、図１に示すように、ガスタービン３と、ガスタービン３により駆動される発電機５と、ＳＯＦＣ（燃料電池部）７と、が備えられている。
ＳＯＦＣコンバインド発電システム１は、ＳＯＦＣ７による発電と、ガスタービン３による発電とを組み合わせて、高い発電効率を得るように構成したものである。
【００２２】
ガスタービン３には、空気を圧縮する圧縮機９と、燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器（燃焼器）１１と、ガスタービン燃焼器１１から供給された燃焼ガスを膨張させて回転するタービン１３と、が備えられている。
空気を導入して圧縮する圧縮機９は、タービン１３と同軸に連結されている。
発電機５は、タービン１３と同軸に連結されている。
【００２３】
圧縮機９で圧縮された圧縮空気（酸化剤ガス）は、圧縮空気流路１５を通ってＳＯＦＣ７の空気極の導入部に供給される。
この圧縮空気はＳＯＦＣ７で酸化剤として用いられた後、ＳＯＦＣ７の空気極側から排出空気（排酸化剤ガス）として排出される。
この排出空気は、排出空気流路１７を通ってガスタービン燃焼器１１に供給される。
【００２４】
圧縮空気流路１５には、圧縮機９側から順に、タービン１３からの排燃焼ガスと圧縮空気とを熱交換させるエアヒータ１９と、圧縮空気の流量を調整する第一流量調整弁２１と、排出空気流路１７の排出空気と圧縮空気とを熱交換させる空気熱交換器２３と、圧縮空気を加熱する燃焼器２５と、が備えられている。
排出空気流路１７には、空気熱交換器２３の下流側にＳＯＦＣ７とガスタービン３とを切り離す第一開閉弁２７が備えられている。
【００２５】
圧縮空気流路１５における第一流量調整弁２１の上流側位置と、排出空気流路１７における第一開閉弁２７の下流側位置とを接続するバイパス流路２９が備えられている。
バイパス流路２９には、圧縮空気の流量を調整する第二流量調整弁３１が備えられている。
【００２６】
ＳＯＦＣ７の燃料極には、燃料ガス流路（燃料ガス供給ライン）３３から高温の燃料ガス、たとえば、都市ガス（天然ガス）が供給される。
この燃料ガスはＳＯＦＣ７で還元剤として用いられた後、ＳＯＦＣ７の燃料極側から排燃料ガスとして排出される。この排燃料ガスは、排燃料ガス流路（排燃料ガスライン）３５を通ってガスタービン燃焼器１１に供給される。
燃料ガス流路３３には、排燃料ガス流路３５の排燃料ガスから熱回収する燃料ガス熱交換器３７が備えられている。
【００２７】
排燃料ガス流路３５には、燃料ガス熱交換器３７側から順に、圧力を調整する第一圧力調整弁３９と、流路の開閉を行う第二開閉弁４１と、ブロワ４３と、第二圧力制御弁（燃焼器側圧力制御弁）４５と、流路の開閉を行う第三開閉弁４７と、が備えられている。
排燃料ガス流路３５における第一圧力制御弁３９と第二開閉弁４１との間に位置する分岐点Ａから排燃料ガスを系外に排出する第一排気ライン（上流側排気ライン）４９が分岐されている。第一排気ライン４９には、圧力を調整する第一排気圧力制御弁５１が備えられている。
【００２８】
排燃料ガス流路３５におけるブロワ４３と第二圧力制御弁４５との間に位置する分岐点Ｂから再循環流路（再循環ライン）５３が分岐されている。再循環流路５３は、燃料ガス流路３３における燃料ガス熱交換器３７の上流側に位置する合流点Ｃに合流している。
再循環流路５３には、流量を調整する再循環流量調整弁５５が備えられている。
【００２９】
再循環流路５３の再循環流量調整弁５５の上流側には、分岐点Ｄが設けられている。この分岐点Ｄと排燃料ガス流路３５における第二開閉弁４１およびブロワ４３の間に設けられた合流点Ｅとを接続する再循環バイパス流路５７が備えられている。再循環バイパス流路５７には、圧力を調整する再循環バイパス圧力制御弁５９が備えられている。
【００３０】
排燃料ガス流路３５における第三開閉弁４７の上流側に位置する分岐点Ｆから排燃料ガスを系外に排出する第二排気ライン（下流側排気ライン）６１が分岐されている。第二排気ライン６１には、圧力を調整する第二排気圧力制御弁６３が備えられている。
【００３１】
ガスタービン燃焼器１１では、排出空気流路１７からの排出空気を用いて排燃料ガス流路３５から供給される排燃料ガスおよび別途供給される燃料ガス、たとえば、都市ガス（天然ガス）を燃焼させ、生成した高温高圧の燃焼ガスをタービン１３へ供給する。
燃焼ガスの供給を受けたタービン１３では、燃焼ガスが膨張する際のエネルギーで回転して軸出力を発生する。この軸出力は、主として発電機５の駆動に使用されて電気エネルギーに変換されるが、一部は圧縮機９の駆動源として使用される。
燃焼ガスは、タービン１３で仕事をした後には、エアヒータ１９で圧縮空気と熱交換され、排燃焼ガスとして排出される。
【００３２】
以下、上記の構成からなるＳＯＦＣコンバインド発電システム１について、その運転手順とともに作用を説明する。
停止状態にあるガスタービン３およびＳＯＦＣ７の運転を開始する時には、最初にガスタービン３の運転を開始する。
このとき、第一流量調整弁２１および第一開閉弁２７は全閉とされ、第三流量調整弁３１のみが開放されている。
【００３３】
この状態からガスタービン３の運転を通常の手順に従って開始すると、圧縮機９で圧縮された圧縮空気は、圧縮空気流路１５、バイパス流路２９および排出空気流路１７を経由してガスタービン燃焼器１１に供給される。
ガスタービン燃焼器１１は、この圧縮空気を用いて別途供給される燃料ガスを燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成しタービン１３へ供給する。
【００３４】
タービン１３は、供給された燃焼ガスを膨張させて回転し、軸出力を発生する。この軸出力は、主として発電機５の駆動に使用されて電気エネルギーを生成するとともに一部は圧縮機９を駆動する。
燃焼ガスは、タービン１３で仕事をした後でも高温を保っており、エアヒータ１９で圧縮空気を加熱し、排燃焼ガスとして排出される。
その結果、ガスタービン３の負荷が順次上昇し、比較的短時間で定格運転に達し、発電機５による発電が可能になる。
【００３５】
ガスタービン３が定格運転に至ると、タービン１３の排燃焼ガスで加熱された圧縮空気は、たとえば、４００℃程度まで昇温される。一方、ＳＯＦＣ７が運転開始状態とされるには、たとえば、６００℃程度まで昇温される必要があるので、燃焼器２５によって圧縮空気を加熱することによってＳＯＦＣ７をこの温度まで昇温することになる。
【００３６】
ガスタービン３の負荷が順次上昇すると、ガスタービン燃焼器１１に投入される燃料流量が増加し燃焼ガス温度が上昇し、エアヒータ１９で熱交換される吐出空気の温度が順次高くなる。
圧縮空気によってＳＯＦＣ７を暖めるためにタイミングを見て第一流量調整弁２１を開き圧縮空気の一部をＳＯＦＣ７へ供給する。少し遅れて第一開閉弁２７を開いて、ＳＯＦＣ７から排出される排出空気をガスタービン燃焼器１１へ供給する。
そして、第三流量調整弁３１を徐々に閉め、一方で第一流量調整弁２１を徐々に開き、最終的には、第一流量調整弁２１のみが開いた状態とする。これにより順次昇温される圧縮空気はＳＯＦＣ７へ供給されてＳＯＦＣ７を徐々に昇温する。
【００３７】
一方、ＳＯＦＣ７の燃料極には、燃料ガス流路３３から燃料ガス、たとえば、都市ガス（天然ガス）がＳＯＦＣ７を暖めるために比較的高温とされて供給されている。
このとき、ＳＯＦＣ７から排出される排燃料ガスは、たとえば、窒素ガスを含む、改質が不十分で水素濃度が低い、温度が低い等燃焼器での燃焼状態に悪影響を及ぼすので、ガスタービン燃焼器１１へ供給されないようにされている。
すなわち、排燃料ガス流路３５では、第一圧力調整弁３９および第一排気圧力制御弁５１が開かれ、第一圧力制御弁４１は閉じられ、ブロワ４３は停止されている。
なお、このとき、再循環バイパス圧力制御弁５９は開かれ、第二圧力制御弁４５、第三開閉弁４７、再循環流量調整弁５５および第二排気圧力制御弁６３は閉じられている。
【００３８】
ＳＯＦＣ７から排燃料ガス流路３５に排出される排燃料ガスは、第一排気ライン４９に導入され第一排気圧力制御弁５１によって圧力を調整され系外に排出されている。
次いで、再循環バイパス圧力制御弁５９を圧力制御が行なえるようにし、再循環バイパス５７を排燃料ガスが通過できるようにする。
これと略同時に、ブロワ４３の運転を開始する。
【００３９】
ブロワ４３のブロワヘッド（昇圧代）はブロワ４３の回転数変化による流量変化および再循環バイパス圧力制御弁５９の開度による再循環バイパスライン５７の圧損変化によって制御されている。
これによりガスタービン燃焼器１１側へ供給する排燃料ガスの圧力を状況に対応して細かく調整することができる。
【００４０】
そして、第二開閉弁４１を開き、第一排気ライン４９とともにブロワ４３へ排燃料ガスを供給する。
第二圧力制御弁４５および再循環流量調整弁５５が閉じられているので、昇圧された排燃料ガスは、ブロワ４３から排燃料ガス流路３５、再循環流路５３および再循環バイパス流路５７を通って循環することとなる。
【００４１】
このように、再循環バイパスライン５７によりブロワ４３を通る循環流路を形成できるので、ブロワ４３を起動することができる。
このように、他に流れない状態で、独立した循環流路を構成し、ブロワ４３を駆動できるので、ガスタービン３等を停止させた状態でブロワ４３を運転し、ブロワ４３の点検等を行うことができる。
【００４２】
次いで、再循環流量調整弁５５を開く。これにより、再循環流路５３に流入する排燃料ガスの一部は燃料ガス流路３３に供給され、ＳＯＦＣ７を経由する循環路が形成される。
この場合、再循環流量調整弁５５の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料ガス流路３３へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。
【００４３】
少し時間をおいて、第一排気圧力制御弁５１を閉じ、排燃料ガスが第一排気ライン４９から排出されないようにする。これと合わせて、第二圧力制御弁４５および第二排気圧力制御弁６３を開く。これにより、ブロワ４３によって圧力を高められた排燃料ガスは第二排気ライン６３に供給され、系外に排出される。
すなわち、排燃料ガスの排出が、第一排気ライン４９から第二排気ライン６３に切り替えられたことになる。
【００４４】
この間に、ＳＯＦＣ７が所定の温度、たとえば、６００℃程度に達し、燃料ガスと圧縮空気とが反応を開始し、電気エネルギーを生成する。
この反応に伴い水蒸気が生成されるので、排燃料ガス中に水蒸気が含まれるようになる。
この排燃料ガスが再循環流路５３を通って燃料ガス流路３３に供給され、それに含まれる水蒸気が燃料ガスを改質するようになる。
【００４５】
さらにＳＯＦＣ７での熱的自立状態が安定するようになり、中負荷運転ができるようになると、排燃料ガスはガスタービン燃焼器１１に投入可能な状態となる。
この段階で、第二排気圧力制御弁６３を閉じ、第三開閉弁４７を開く。これにより、ブロワ４３によって昇圧された排燃料ガスがガスタービン燃焼器１１に供給されることになる。
これにより、ＳＯＦＣ７からガスタービン燃焼器１１に送られる排出空気との圧力差が大きくなるので、ガスタービン燃焼器１１において排燃料ガスを排出空気に効果的に押し込むことができる。
【００４６】
ブロワ４３は、ＳＯＦＣ７を出た排燃料ガスを昇圧するので、ＳＯＦＣ７での燃料ガスと圧縮空気との間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが圧縮空気側に漏れ、ＳＯＦＣ７の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび圧縮空気間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、圧縮空気側、具体的には、排出空気流路１７に圧損部材を装着しなくてもよいので、ガスタービン３の圧縮機９に影響を与えず、ガスタービン３の効率低下を招くことを防止できる。
【００４７】
また、排燃料ガスの排出を第一排気ライン４９から第二排気ライン６１に切り替えた後に、ガスタービン燃焼器１１への供給に切り替えるので、両者を一気に行うのに比べて制御が容易となる。また、ガスタービン燃焼器１１への供給が徐々に切り替わることになるので、ガスタービン燃焼器１１の燃焼状態への影響をより小さくすることができる。
したがって、ＳＯＦＣ７からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
【００４８】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、排気ラインの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４９】
図２は、本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の概略構成を説明するブロック図である。
本実施形態では、第一実施形態における第一排気ライン４９および第一排気圧力制御弁５１を省略している。
また、第一実施形態におけるブロワ４３の替わりに電磁クラッチ付きのブロワ４４を用いている。ブロワ４４の羽根は、電磁クラッチ（図示省略）によって駆動源のモータ（図示省略）に接続されており、電磁クラッチを開放すると羽根は自由に回転できるようにされている。すなわち、ブロワ４４は羽根が選択的に駆動源と断接されるように構成されている。そして、後述するように運転手順を第一実施形態のものから変更している。
【００５０】
このように構成された本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の運転手順および作用について説明する。
ガスタービン３の運転開始状況および圧縮空気の供給については第一実施形態と同様であるので、その部分についての重複した記載を省略する。
【００５１】
排燃料ガス流路３５では、第一圧力調整弁３９、第二開閉弁４１および第二圧力制御弁４５は開かれ、第三開閉弁４７は閉じられている。
そして、再循環流量調整弁５５は閉じられている。また、ブロワ４４は、電磁クラッチが開放され羽根が自由に回転できるようにされている。
【００５２】
ＳＯＦＣ７から排燃料ガス流路３５に排出される排燃料ガスは、第一圧力調整弁３９、第二開閉弁４１、ブロワ４４および第二圧力制御弁４５を通って第二排気ライン６１に供給される。第二排気ライン６１に供給された排燃料ガスは第二排気圧力制御弁６３によって圧力を調整され系外に排出される。
このとき、ブロワ４４はモータとの接続を断たれているので、排燃料ガスは低圧損にて通気することができる。
【００５３】
次いで、少し時間を置いて、ブロワ４４の電磁クラッチが閉じられモータが駆動され、ブロワ４４が運転される。排燃料ガスは、ブロワ４４によって昇圧され、下流側へ供給される。
これと略同時に、再循環バイパス圧力制御弁５９が圧力制御されるので、ブロワ４４のブロワヘッドは、ブロワ４４の回転数変化による流量変化および再循環バイパス圧力制御弁５９の開度による再循環バイパスライン５７の圧損変化によって制御される。
【００５４】
次いで、再循環流量調整弁５５が開かれ、流量制御が行なわれる。これにより、再循環流路５３に流入する排燃料ガスの一部は燃料ガス流路３３に供給され、ＳＯＦＣ７を経由する循環路が形成される。
この場合、再循環流量調整弁５５の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料ガス流路３３へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。
【００５５】
この間に、ＳＯＦＣ７が所定の温度、たとえば、６００℃程度に達し、燃料ガスと圧縮空気とが反応を開始し、電気エネルギーを生成する。
この反応に伴い水蒸気が生成されるので、排燃料ガス中に水蒸気が含まれるようになる。
この排燃料ガスが再循環流路５３を通って燃料ガス流路３３に供給され、それに含まれる水蒸気が燃料ガスを改質するようになる。
【００５６】
さらにＳＯＦＣ７での熱的自立状態が安定するようになり、中負荷運転ができるようになると、排燃料ガスはガスタービン燃焼器１１に投入可能な状態となる。
この段階で、第二排気圧力制御弁６３を閉じ、第三開閉弁４７を開く。これにより、ブロワ４３によって昇圧された排燃料ガスがガスタービン燃焼器１１に供給されることになる。
これにより、ＳＯＦＣ７からガスタービン燃焼器１１に送られる排出空気との圧力差が大きくなるので、ガスタービン燃焼器１１において排燃料ガスを排出空気に効果的に押し込むことができる。
【００５７】
ブロワ４４は、ＳＯＦＣ７を出た排燃料ガスを昇圧するので、ＳＯＦＣ７での燃料ガスと圧縮空気との間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが圧縮空気側に漏れ、ＳＯＦＣ７の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび圧縮空気間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、圧縮空気側、具体的には、排出空気流路１７に圧損部材を装着しなくてもよいので、ガスタービン３の圧縮機９に影響を与えず、ガスタービン３の効率低下を招くことを防止できる。
【００５８】
また、ＳＯＦＣ７からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
第一実施形態に比べて第一排気ライン４９および第一排気圧力制御弁５１を省略しているので、その分コストを安価とすることができる。
【００５９】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図３を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態と基本的構成は同様であり、排気ラインの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図３は、本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の概略構成を説明するブロック図である。
本実施形態では、第一実施形態における第二排気ライン６１および第二排気圧力制御弁６３を省略している。
そして、後述するように運転手順を第一実施形態のものから変更している。
【００６１】
このように構成された本実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システム１の運転手順および作用について説明する。
ガスタービン３の運転開始状況および圧縮空気の供給については第一実施形態と同様であるので、その部分についての重複した記載を省略する。
【００６２】
排燃料ガス流路３５では、第一圧力調整弁３９および第一排気圧力制御弁５１が開かれ、第二開閉弁４１は閉じられ、ブロワ４３は停止されている。
なお、このとき、再循環バイパス圧力制御弁５９は開かれ、第二圧力制御弁４５、第三開閉弁４７および再循環流量調整弁５５は閉じられている。
【００６３】
ＳＯＦＣ７から排燃料ガス流路３５に排出される排燃料ガスは、第一排気ライン４９に導入され第一排気圧力制御弁５１によって圧力を調整され系外に排出されている。
次いで、再循環バイパス圧力制御弁５９を圧力制御が行なえるようにし、再循環バイパス５７を排燃料ガスが通過できるようにする。
これと略同時に、ブロワ４３の運転を開始する。
【００６４】
ブロワ４３のブロワヘッド（昇圧代）はブロワ４３の回転数変化による流量変化および再循環バイパス圧力制御弁５９の開度による再循環バイパスライン５７の圧損変化によって制御されている。
これによりガスタービン燃焼器１１側へ供給する排燃料ガスの圧力を状況に対応して細かく調整することができる。
【００６５】
そして、第二開閉弁４１を開き、第一排気ライン４９とともにブロワ４３へ排燃料ガスを供給する。
第二圧力制御弁４５および再循環流量調整弁５５が閉じられているので、昇圧された排燃料ガスは、ブロワ４３から排燃料ガス流路３５、再循環流路５３および再循環バイパス流路５７を通って循環することとなる。
【００６６】
次いで、再循環流量調整弁５５を開く。これにより、再循環流路５３に流入する排燃料ガスの一部は燃料ガス流路３３に供給され、ＳＯＦＣ７を経由する循環路が形成される。
この場合、再循環流量調整弁５５の開度を徐々に大きくすることができるので、燃料ガス流路３３へ入る排燃料ガスの流れ出しを穏やかにすることができる。
【００６７】
この間に、ＳＯＦＣ７が所定の温度、たとえば、６００℃程度に達し、燃料ガスと圧縮空気とが反応を開始し、電気エネルギーを生成する。
この反応に伴い水蒸気が生成されるので、排燃料ガス中に水蒸気が含まれるようになる。
この排燃料ガスが再循環流路５３を通って燃料ガス流路３３に供給され、それに含まれる水蒸気が燃料ガスを改質するようになる。
【００６８】
さらにＳＯＦＣ７での熱的自立状態が安定するようになり、中負荷運転ができるようになると、排燃料ガスはガスタービン燃焼器１１に投入可能な状態となる。
この段階で、第一排気圧力制御弁５１を閉じ、第二圧力制御弁４５および第三開閉弁４７を開く。これにより、ブロワ４３によって昇圧された排燃料ガスがガスタービン燃焼器１１に供給されることになる。
ＳＯＦＣ７からガスタービン燃焼器１１に送られる排出空気との圧力差が大きくなるので、ガスタービン燃焼器１１において排燃料ガスを排出空気に効果的に押し込むことができる。
【００６９】
ブロワ４３は、ＳＯＦＣ７を出た排燃料ガスを昇圧するので、ＳＯＦＣ７での燃料ガスと圧縮空気との間の圧力差は小さく維持することができる。これにより、燃料ガスが圧縮空気側に漏れ、ＳＯＦＣ７の発電効率が低下すること、燃料ガスおよび圧縮空気間の隔壁が圧力差により損傷することを抑制することができる。
また、圧縮空気側、具体的には、排出空気流路１７に圧損部材を装着しなくてもよいので、ガスタービン３の圧縮機９に影響を与えず、ガスタービン３の効率低下を招くことを防止できる。
【００７０】
したがって、ＳＯＦＣ７からの排燃料ガスの昇圧と、不十分な性状の排燃料ガスの排出を整合し、確実に効率よく行うことができる。
第一実施形態に比べて第二排気ライン６１および第二排気圧力制御弁６３を省略しているので、その分コストを安価とすることができる。
【００７１】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第一実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の第二実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【図３】本発明の第三実施形態にかかるＳＯＦＣコンバインド発電システムの概略構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  ＳＯＦＣコンバインド発電システム
３  ガスタービン
７  ＳＯＦＣ
９  圧縮機
１１  ガスタービン燃焼器
３３  燃料ガス流路
３５  排燃料ガス流路
４３  ブロワ
４４  ブロワ
４５  第二圧力制御弁
４７  第三開閉弁
４９  第一排気ライン
５３  再循環流路
５５  再循環流量調整弁
６１  第二排気ライン
【図１】
0005185659.tif 000002
【図２】
0005185659.tif 000003
【図３】
0005185659.tif 000004